一種仿生鉆井液及其制備方法

《一種仿生鉆井液及其制備方法》是中國石油大學(xué)（北京）申請的專利，發(fā)明人是蔣官澄、宣揚、張縣民、伍賢柱、陳俊斌、歐陽偉、羅陶濤。

榮譽表彰

2021年6月24日，《一種仿生鉆井液及其制備方法》獲得第二十二屆中國專利金獎。 2100433B

《一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法》涉及石油和天然氣勘探和開發(fā)領(lǐng)域的一種水基鉆井液，具體地說是用于超深井及超高溫地層鉆探的一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法。

一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法專利目的

《一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法》提供了一種超高溫抗鹽鉆井液，可應(yīng)用于井底溫度高（240攝氏度以上）和高鹽（飽和鹽）環(huán)境下的鉆井施工，通過在井壁上形成低滲透率、柔韌、薄而致密的濾餅，降低鉆井液的濾失量，減少有害液體向地層濾失。該鉆井液具有良好流變性、潤滑性，濾失量低，抗鹽能力強。

《一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法》目的之一是提供一種超高溫抗鹽鉆井液，目的之二在于提供一種超高溫抗鹽鉆井液的制備方法。

一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法技術(shù)方案

《一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法》提供一種超高溫抗鹽鉆井液，包含有按以重量份計的以下組分：

其中，以水為100份計，降濾失劑PFL-L優(yōu)選0.5~4份，降濾失劑PFL-M優(yōu)選0.5~4份，進一步優(yōu)選0.5~3份，降濾失劑PFL-H優(yōu)選0.5~5份，進一步優(yōu)選0.5~3份，磺化酚醛樹脂優(yōu)選3~6份，磺化褐煤優(yōu)選3~6份，固相化學(xué)清潔劑優(yōu)選0.5~2份，高溫防塌封堵劑優(yōu)選2~5份，潤滑劑優(yōu)選2~5份，表面活化劑優(yōu)選0.3~1份，pH值調(diào)節(jié)劑優(yōu)選1.0~2.5份。

所述粘土，可選自鈉膨潤土和鈣膨潤土、凹凸棒土、海泡石中的至少一種；優(yōu)選鈉膨潤土。所述鈉膨潤土可為天然鈉基膨潤土或鈣基膨潤土經(jīng)鈉化而得。所述粘土可形成鉆井液基本的膠體穩(wěn)定體系，由于切力懸浮作用，可以提高鉆井液的懸浮穩(wěn)定性。

所述降濾失劑PFL-L、PFL-M、PFL-H可為含有大量磺酸基團的不同相對分子量的聚合物，在含鹽較高的情況下具有良好的抗高溫降濾失能力，抗溫達到240攝氏度；所述降濾失劑PFL-L、M、H為該申請人自主研發(fā)產(chǎn)品，已獲得中國發(fā)明專利授權(quán)（ZL201110294876.8、ZL201110300021.1、ZL201110300019.4），并已獲得美國專利（US 8623791B2）、哈薩克斯坦專利（KZ 28026）。所述降濾失劑PFL-L、PFL-M、PFL-H是含有大量磺酸基的不同相對分子量的聚合物，其中，PFL-L的分子量范圍為10~30萬，PFL-M的分子量范圍為30~50萬，PFL-H的分子量范圍為50~70萬。所述降濾失劑為超高溫抗鹽鉆井液的主劑，其分子鏈剛性強、具有一定支化程度，并帶有一定數(shù)量和配比的磺酸基和氨基官能團，在粘土礦物上吸附能力強，三種不同分子量的產(chǎn)品配合使用，使鉆井液在超高溫下不增稠、不絮凝，且有利于形成薄而致密的泥餅，具有優(yōu)越的降濾失性能。

所述磺化酚醛樹脂選自磺甲基酚醛樹脂、陽離子磺化酚醛樹脂、兩性離子磺化酚醛樹脂中的至少一種；優(yōu)選磺甲基酚醛樹脂。所述磺化酚醛樹脂具體可為SMP-Ⅱ型。所述磺化酚醛樹脂屬于水溶性樹脂，可吸附在粘土粒子的表面和端面,阻止自由水分子與粘土粒子的接觸，使粘土粒子保持合理的級配，利于形成致密的泥餅。

磺化褐煤用于提高粘土的聚結(jié)穩(wěn)定性，既有降失水作用又有稀釋作用。

所述固相化學(xué)清潔劑可為ZSC-201；ZSC-201是一種小陽離子聚合物，具有良好的抑制地層和鉆屑水化分散的能力，可以配合高分子量聚合物清除鉆井液中的微細鉆屑等有害固相。

所述高溫防塌封堵劑選自中、高軟化點瀝青、磺化瀝青、陽離子瀝青粉中的至少一種；其中，環(huán)球法測軟化點75~95攝氏度為中軟化點瀝青，環(huán)球法軟化點為95~120攝氏度為高軟化點瀝青。優(yōu)選磺化瀝青，具體可為磺化瀝清HQ-10。所述高溫防塌封堵劑具有較高的軟化點，可封堵地層的微裂隙，增加泥餅致密性和潤滑性。

所述潤滑劑包括酯類和高沸點礦物油類，其中，酯類可以是油酸甲酯、硬脂酸甲酯和棕櫚酸甲酯等及其改性產(chǎn)物中的至少一種，高沸點礦物油類可選自7號工業(yè)級白油、15號工業(yè)級白油等。所述潤滑劑具體可優(yōu)選為SMJH-1；SMJH-1是改性的酯類潤滑劑，含有可在高極壓下與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的組分，具有較好的極壓潤滑性能。

所述鹽可為氯化鈉或氯化鉀中的至少一種；所述表面活性劑，為非離子的表面活性劑，可優(yōu)選為非離子的失水山梨醇脂肪酸酯類，具體可選自失水山梨醇酐單油酸酯（斯盤80）、失水山梨醇酐單硬脂酸酯（斯盤60）、失水山梨醇酐單棕櫚酸酯（斯盤40）中的至少一種；優(yōu)選失水山梨醇酐單油酸酯。所述表面活性劑具有雙憎作用,使粘土顆粒端面惰性化，提高鉆井液的熱穩(wěn)定性。

pH值調(diào)節(jié)劑可保持鉆井液pH值在9~11，該領(lǐng)域內(nèi)通常的pH值調(diào)節(jié)劑都適用，具體可為碳酸鈉或鉀，氫氧化鈉或鉀；優(yōu)選氫氧化鈉或氫氧化鉀。

所述加重劑選自重晶石、鐵礦粉、碳酸鈣中的至少一種；優(yōu)選重晶石。

其中，所述鹽和加重劑是可選組份，加重劑是否加入和加入多少是根據(jù)地層壓力及鉆井液密度的需要來確定，鹽是根據(jù)鉆遇的地層含鹽情況確定配制淡水或鹽水鉆井液。具體地，該領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，地層壓力大，在鉆井過程中為平衡地層壓力所需的鉆井液密度就大。舉例來說，如果地層壓力系數(shù)是1.8，則所需鉆井液密度一般在1.80~1.90克/立方厘米，那么需要加入密度4.2克/立方厘米左右的重晶石140~160份（每100份水中）。如果地層壓力系數(shù)是1.0，所需鉆井液密度一般在1.0~1.1克/立方厘米，基本上不需要加入重晶石。如果地層中不含鹽膏層或沒有鹽水層，就可用淡水鉆井液鉆井；如果含大段鹽膏層，就需要用飽和鹽水鉆井液，即每100份水中鹽加量達到35份。

《一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法》提供一種超高溫抗鹽鉆井液的制備方法。所述超高溫抗鹽鉆井液的制備方法包括以下步驟：

（1）粘土基漿配制：將所述粘土加入水中制成粘土基漿，養(yǎng)護；其中，還可加入碳酸鈉或碳酸鉀，以助粘土分散；碳酸鈉或碳酸鉀的用量可以為粘土用量的0~10質(zhì)量百分比，優(yōu)選為3~6質(zhì)量百分比。具體可包括將水加入容器內(nèi)，邊攪拌邊加入碳酸鈉或碳酸鉀，待完全溶解，攪拌下慢慢加入粘土，高攪約20分鐘，密封，室溫養(yǎng)護至少24小時。

（2）鉆井液制備：在養(yǎng)護后的粘土基漿中，在攪拌下加入所述降濾失劑PFL-H、PFL-M和PFL-L，溶解后，再在攪拌下加入包含磺化酚醛樹脂、磺化褐煤、固相化學(xué)清潔劑、高溫防塌封堵劑、潤滑劑、表面活性劑、pH調(diào)節(jié)劑（若有鹽，加入鹽）在內(nèi)的組分，加完后高攪，若有加重劑，再加入加重劑，高攪，即得超高溫抗鹽鉆井液。

具體可包括：在養(yǎng)護后的粘土基漿中，在攪拌下依次加入降濾失劑PFL-H、PFL-M和PFL-L，高攪10~30分鐘后，再在攪拌下加入磺化酚醛樹脂、磺化褐煤、固相化學(xué)清潔劑、高溫防塌封堵劑、潤滑劑、表面活性劑、pH調(diào)節(jié)劑和鹽在內(nèi)的組分，加完后高攪10~30分鐘，加入加重劑，再高攪約5~20分鐘，即得超高溫抗鹽鉆井液。所述高攪具體指8000~11000轉(zhuǎn)/分鐘。

一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法改善效果

《一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法》提供的超高溫抗鹽鉆井液，在240攝氏度以上的高溫下不增稠、流變性易于控制、抗氯化鈉達30％（1升鉆井液中氯化鈉可達300克）、高溫高壓濾失量小?？蓱?yīng)用于井底溫度高于240攝氏度和高鹽（飽和鹽）環(huán)境下的鉆井施工，應(yīng)用效果良好。

2021年6月24日，《一種超高溫抗鹽鉆井液及其制備方法》獲得第二十二屆中國專利銀獎。 2100433B